Зачеплення Новікова: ГОСТ, конструкція, застосування

Багато рухомі механізми влаштовані таким чином, що передача енергії безпосередньо від пристрою приводить до виконавчого органу неможлива. У деяких ситуаціях двигун і приводиться в рух пристрій конструктивно розташовані далеко і зі зміщенням відносно один одного. В інших випадках енергію попередньо потрібно перетворити: зменшити або збільшити оберти двигуна, змінити напрямок обертання або перетворити обертальний рух в поступальний.

Тоді потрібні якісь проміжні механізми, що дозволяють передати або перетворити цю енергію. Один з основних елементів, застосовуваних для цієї мети – зубчасті колеса. Вони використовуються скрізь, де потрібна передача значного зусилля при збереженні компактності пристрою і тривалого терміну служби – будь то коробка передач автомобіля, котушка для риболовної вудки або турбіна гідроелектростанції.

Якими бувають передачі

Існує безліч різновидів зубчастих передач. Вони класифікуються за такими ознаками:

  • напрямок передачі руху – циліндричні, черв’ячні, конічні;
  • сторона колеса, на якій нарізані зуби – внутрішнього або зовнішнього зачеплення;
  • напрямок зубів – прямі, косі, шевронні;
  • форма виконання зубів – циклоидная і эвольвентная передача, зачеплення Новікова.
Загрузка...

Циклоидное зачеплення

Ця технологія була запатентована в 1931 р. німецьким інженером Лоренцем Брареном. На жаль, вона має суттєві недоліки.

  • Складність у виготовленні, – кожне колесо, що нарізається окремим зуборезным інструментом.
  • Вкрай висока чутливість до зміни міжосьової відстані. Іншими словами, цей тип зачеплення вимагає самої високої точності при виробництві та монтажі, а у разі найменшого механічного пошкодження виходить з ладу.
  • Труднощі при ремонті через відсутність стандартизації таких зачеплень.
  • Плюсом цієї передачі є серйозне зменшення напруги в місці контакту зубів з-за їх округлої форми, завдяки чому досягається велика довговічність деталей.

    Внаслідок цього циклоидальное з’єднання знайшло своє застосування в досить вузькій сфері промисловості – при виробництві годинників та інших точних приладів, деяких типів компресорів і насосів.

    Эвольвентный тип

    Даний вид виконання зубів був запропонований відомим математиком, механіком і Леонардом Ейлером у 1760 році і отримав найбільш широке поширення в промисловості.

    В зубчастій парі деталь з меншим діаметром зазвичай називається шестірнею, а з великим – колесом. У эвольвентном з’єднанні зуби мають профіль з опуклими гранями. Він однаковий як для шестерні, так і для колеса. З цього випливає основна економічна вигода евольвентного зачеплення: невисока складність виготовлення деталей при дотриманні достатньої точності і, відповідно, висока продуктивність. Для виготовлення таких коліс не потрібно складного обладнання, їх якість легко контролювати.

    Це з’єднання має і ще одну незаперечну перевагу, пов’язане з наявністю на виробництві людського фактора: эвольвентные зуби нечутливі до зміни міжосьової відстані, якщо при цьому не переривається їх зачеплення. Простіше кажучи, такі колеса “дозволяють” деякі неточності як при виготовленні, так і при монтажі без особливих втрат продуктивності.

    Також эвольвентное зачеплення забезпечує шестерням великий термін служби за рахунок того, що поверхні зубів, які мають опуклу форму, котяться один по одному. За рахунок цього значно зменшується тертя поверхонь, тобто знос деталей зводиться до мінімуму.

    Створення передачі Новікова

    Іноді потрібно передати дуже високий крутний момент і при цьому не виходити за певні рамки габаритів і маси механізму. В цих умовах эвольвентное з’єднання може виявитися недостатньо надійним – з-за високих контактних напруг в місці дотику зубів вони можуть швидко вийти з ладу.

    Тут приходить на допомогу так зване круговинтовое зачеплення. Воно було розроблено в 1954 році радянським інженером і винахідником М. Л. Новіковим. Він прийшов до цього рішення, досліджуючи проблеми, які виникали при проектуванні важких, але відносно повільних машин – наприклад, тракторів і танків.

    Ця техніка володіє великою масою, яка вимагає передачі відповідного крутного моменту від двигуна через трансмісію до колесам або ковзанок гусениць. Эвольвентные зуби не завжди справляються з таким завданням.

    Загрузка...

    У чому полягають переваги відкриття…

    Було створено з’єднання, при якому зуби шестерні і колеса мають опуклої та ввігнутої форми відповідно. За рахунок цього було досягнуто значне збільшення контактної поверхні зубів, так як зуби шестерні і западини між ними у колеса мають дуже близькі радіуси.

    Таким чином зменшувалася напруга в місці контакту. Це дозволяло, залежно від конкретних обставин, або значно зменшити розміри механізму при збереженні величини переданої потужності, або при збереженні наявних габаритів і ваги значно збільшити навантаження на з’єднання, не побоюючись швидкої поломки.

    …та його недоліки

    В протилежність эвольвентному з’єднанню, де стикаються дві опуклі поверхні, зубчастих передач з зачепленням Новікова опукла і увігнута частини при з’єднанні утворять майже єдине ціле. З-за цього суттєво зростає тертя між зубами, що впливає на їх довговічність. Хоча у випадку з тихохідними машинами, для яких спочатку і розроблялося круговинтовое з’єднання, цей фактор не так важливий.

    Крім того, ця конструкція, аналогічно циклоидному зацеплению, пред’являє високі вимоги до якості виготовлення і ретельності складання, так як порушення міжосьової відстані може призвести до катастрофічних наслідків.

    До Новікова вже робилися численні спроби удосконалити конструкцію зачеплення, але тільки йому вдалося розробити життєздатну технологію. Після деяких доопрацювань вона була впроваджена в багато галузей промисловості.

    Удосконалення винаходу

    Існує два види зачеплень Новікова:

    • з однією лінією дотику (можуть бути дополюсными і заполюсными);
    • з двома лініями торкання (дозаполюсные).

    При першому типі зуби шестерні і колеса мають однакову кривизну по всьому контуру. При заполюсном з’єднанні опуклим виготовляється профіль ведучого колеса, а увігнутим – веденого. При дополюсном – навпаки. Дане з’єднання було безпосередньо розроблено Михайлом Новиковим, отримавши за це Ленінську премію.

    Однак незабаром з’ясувалося, що виготовлення шестірнею такого типу технологічно досить складно. Оскільки колеса не є однаковими, а мають різну нарізку зубів, для виготовлення пари коліс потрібно два різних одиниці обладнання, що не дуже економічно.

    Почалися дослідження в цьому напрямку. Їх результатом стала розробка дозаполюсного зачеплення, при якому зуби в колеса та шестерні однакові, але мають опуклий контур ближче до вершини і увігнутий ближче до основи, з плавним переходом між ними. Цим не тільки була досягнута уніфікація виробництва деталей, а також було з’ясовано, що такі шестерні володіють набагато більшою несучою здатністю, ніж з’єднання з однією лінією зачеплення.

    Поширення нової розробки

    Будучи спочатку розробленої для важкої, у тому числі військової техніки, схема зубчастої передачі Новикова Михайла почала швидко поширюватися по багатьом галузям промисловості. Першим на території колишнього Радянського Союзу випуск продукції з використанням нової технології налагодив Луганський машинобудівний завод на Україні.

    В даний час редуктори на основі цієї передачі в Росії випускають: ВАТ “ЗАРЕМ” (Майкопський редукторний завод), НТЦ “Редуктор” (р. Санкт-Петербург), ВАТ “Редуктор” (р. Іжевськ) та багато інших.

    Зарубіжні країни також активно цікавляться цією розробкою. Японія веде розробки за її впровадження в автомобілебудуванні, також не залишаються осторонь Англія і США. Винахід радянського вченого цілком може відправитися підкорювати Всесвіт: міжнародні організації фінансують дослідження по застосуванню зачеплення Новікова в космічних човниках, зондах і іншій техніці.

    Сфери використання круговинтовой технології

    В основній масі дана розробка впроваджена в наступні сфери:

    • тягові передачі різних важких машин – тролейбусів, автобусів, трамваїв, вертольотів);
    • верстати-гойдалки та інше обладнання нафтової промисловості;
    • вугледобувна техніка;
    • кранові редуктори підйому і пересування.

    Існують також спеціальні підшипники, створені з використанням передачі Новікова, які мають втричі більшою вантажопідйомністю, ніж звичайні.

    Виготовлення зубчастих коліс Новікова та регулюючі документи

    Була розроблена спеціальна оснастка для нарізки зубів при виготовленні зачеплення Новікова – фреза. Цей інструмент має досить високу вартість, так як до точності виготовлення шестерень застосовуються високі вимоги. Незначне відхилення – і вже не буде дотримана та ідеальна гармонія контурів дотику, яка і забезпечує високий термін служби зубчастих коліс і передану потужність.

    Оскільки до якості як самих зубів, так і фрез для їх нарізки пред’являються особливо високі вимоги, для контролю за їх виготовленням були розроблені окремі державні стандарти. Для самого зачеплення Новікова – ГОСТ 17744-72, для зубонарезного інструменту – ГОСТ 16771-81.

    Новий принцип виготовлення зубів, розроблений М. Л. Новіковим, отримав визнання не тільки на території колишнього СРСР, але і в багатьох інших країнах.

    Загрузка...